微波萃取技術(shù)在中藥、天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用

微波萃取，即微波輔助萃?。∕AE），是根據(jù)不同物質(zhì)吸收微波能力的差異使得基體物質(zhì)的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使得被萃取物質(zhì)從基體或體系中分離，進(jìn)入到介電常數(shù)較小、微波吸收能力相對(duì)差的萃取劑中，達(dá)到提取的目的。

1、微波萃取的機(jī)理

微波是一種頻率在300MHZ至300GHZ之間的電磁波，它具有波動(dòng)性、高頻性、熱特性和非熱特性四大基本特性。常用的微波頻率為2450MHZ。微波加熱是利用被加熱物質(zhì)的極性分子（如H2O、CH2Cl2等）在微波電磁場(chǎng)中快速轉(zhuǎn)向及定向排列，從而產(chǎn)生撕裂和相互摩擦而發(fā)熱。傳統(tǒng)加熱法的熱傳遞公式為：熱源→器皿→樣品，因而能量傳遞效率受到了制約。微波加熱則是能量直接作用于被加熱物質(zhì)，其模式為：熱源→樣品→器皿?？諝饧叭萜鲗?duì)微波基本上不吸收和反射，這從根本上保證了能量的快速傳導(dǎo)和充分利用。

2、微波萃取的特點(diǎn)

①體現(xiàn)在微波的選擇性，因其對(duì)極性分子的選擇性加熱從而對(duì)其選擇性的溶出。

②MAE大大降低了萃取時(shí)間，提高了萃取速度，傳統(tǒng)方法需要幾小時(shí)至十幾小時(shí)，超聲提取法也需半小時(shí)到一小時(shí)，微波提取只需幾秒到幾分鐘，提取速率提高了幾十至幾百倍，甚至幾千倍。

③微波萃取由于受溶劑親和力的限制較小，可供選擇的溶劑較多，同時(shí)減少了溶劑的用量。另外，微波提取如果用于大生產(chǎn)，則安全可靠，無(wú)污染，屬于綠色工程，生產(chǎn)線(xiàn)組成簡(jiǎn)單，并可節(jié)省投資。

微波萃取一般適用于熱穩(wěn)定性的物質(zhì)，對(duì)熱敏性物質(zhì)，微波加熱易導(dǎo)致它們變性或失活；要求物料有良好的吸水性，否則細(xì)胞難以吸收足夠的微波能將自身?yè)羝疲a(chǎn)物也就難以釋放出來(lái)；微波提取對(duì)組分的選擇性差。

3、微波萃取的應(yīng)用

微波萃取廣泛用于苷類(lèi)、黃酮類(lèi)、帖類(lèi)、多糖、生物堿等成分的提取。

①生物堿類(lèi)

Ganzler等從羽扇豆種子中提取金雀花堿（斯巴?。c傳統(tǒng)的振搖提取法比較，微波法提取物中斯巴丁含量比振搖法高20%，而且速度快，溶劑消耗量也大大減少。

Brachet A等從可可葉中提取可卡因和苯甲酰芽子堿，考察了提取溶劑、粒徑、樣品濕度、微波功率及照射時(shí)間等參數(shù)。所得提取物與傳統(tǒng)方法相當(dāng)，但只用時(shí)30秒。

有學(xué)者研究微波技術(shù)對(duì)麻黃中麻黃堿浸出量的影響，比較了微波提取與常規(guī)煎煮方法的優(yōu)劣，結(jié)果微波法對(duì)麻黃堿的浸出量明顯優(yōu)于煎煮法，并且半量麻黃粗粉浸出量明顯優(yōu)于全量麻黃飲片，與中醫(yī)藥理論“煮散減半”相符。另有學(xué)者用微波法提取黃連中的小檗堿，以干固物和小檗堿含量測(cè)定結(jié)果為指標(biāo)，比較微波和回流兩種方法。干固物測(cè)定結(jié)果顯示，在單位時(shí)間內(nèi)微波處理較回流提取具有明顯優(yōu)勢(shì)；以小檗堿含量為指標(biāo)，結(jié)果顯示回流提取小檗堿含量高于微波提取。

②蒽醌類(lèi)

郝守祝等研究了微波技術(shù)對(duì)大黃游離蒽醌浸出量的影響，采用正交實(shí)驗(yàn)考察了微波輸出功率、物料粒徑、浸出時(shí)間三個(gè)因素對(duì)提取率的影響，優(yōu)選最佳浸出方案。以?xún)?yōu)選出的微波浸提方案和常規(guī)煎煮法及乙醇回流法比較，結(jié)果物料粒徑對(duì)蒽醌成分浸出影響極顯著，功率對(duì)浸出影響顯著，時(shí)間對(duì)浸出有一定影響。微波提取法對(duì)大黃游離蒽醌的提取率明顯優(yōu)于常規(guī)煎煮法，同乙醇回流法相當(dāng)。

沈嵐等以大黃、決明子中不同極性的蒽醌類(lèi)成分為指標(biāo)成分，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)分別考察提取率，結(jié)果顯示微波萃取法對(duì)大黃、決明子中不同極性成分提取選擇性并不明顯，而同一溫度條件下，根莖類(lèi)中藥大黃中大黃素、大黃酚、大黃素甲醚的提取率明顯高于種子類(lèi)中藥決明子中相同成分的提取率。

③黃酮類(lèi)

劉傳斌等把微波破細(xì)胞與溶劑提取相結(jié)合的方法提取高山紅景天愈傷組織中紅景天苷。將藥材經(jīng)1分鐘微波處理后，室溫下水提取10分鐘，可將紅景天苷充分提取出來(lái)，與傳統(tǒng)提取方法相比，前者具有時(shí)間短、不需加熱、提取液中雜質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn)。段蕊等也用此方法提取銀杏葉中的黃酮成分。用微波處理5分鐘后，以70%乙醇回流提取1小時(shí)，得到提取物中黃酮類(lèi)物質(zhì)的量比未用微波處理的高出18.8%，紙層析表明在使用的微波溫度下，黃酮類(lèi)物質(zhì)性質(zhì)不發(fā)生改變。李嶸等也用該法研究了銀杏黃酮苷的提取工藝，同樣得到較理想的結(jié)果。此外，閻欲曉等從生姜中提取抗氧化物質(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)先用微波處理5分鐘，黃酮的提取率明顯提高。

郭振庫(kù)等對(duì)黃芩中黃芩苷微波提取作了研究，用正交設(shè)計(jì)優(yōu)選了最佳工藝為70%微波功率（最大功率850瓦）下，以35%乙醇作溶劑，溶劑30倍量，壓力0.15Mpa，恒壓時(shí)間30秒即可獲得較好的得率，比超聲法高出近10%。張夢(mèng)軍等用均勻設(shè)計(jì)法考察了微波提取甘草黃酮的最佳條件為：固液比1/8，乙醇濃度78%，微波功率388瓦，提取時(shí)間1分鐘。微波法提取率（24.6mg/ml）明顯優(yōu)于水提法（11.4mg/ml）。

陳斌等研究微波萃取葛根異總黃酮的工藝，用77%乙醇，固液比1/14，在低于60℃條件下，微波間歇處理3次，總黃酮浸出率達(dá)95%以上，與傳統(tǒng)的熱浸提相比，不僅產(chǎn)率高，而且速度快，節(jié)能。

王絹等應(yīng)用微波萃取葛根中的總黃酮、葛根素，結(jié)果表明提取效率明顯提高，提取時(shí)間明顯縮短，有效成分的得率顯著提高。

④皂苷類(lèi)

有研究發(fā)現(xiàn)，用微波法提取重樓皂苷，結(jié)果微波處理5分鐘的效果即基本達(dá)到2小時(shí)常規(guī)加熱的效果，而且雜質(zhì)少，微波提取10分鐘即可認(rèn)為皂苷已提取完畢。

⑤有機(jī)酸

郭振庫(kù)等應(yīng)用自行設(shè)計(jì)的具較高壓力控制精度的專(zhuān)用微波制樣系統(tǒng)，對(duì)金銀花中有效成分綠原酸和異綠原酸類(lèi)化合物的提取條件進(jìn)行了考察，并與超聲波提取比較，提取率比超聲波高近2成。

郭錦堂等應(yīng)用微波提取甘草酸，8分鐘可得到與連續(xù)回流提取3小時(shí)相當(dāng)?shù)慕Y(jié)果。

⑥多糖類(lèi)

新疆石河子大學(xué)藥學(xué)院的工作者在用微波萃取多糖的研究上作了大量工作，提取的植物包括甘草、商陸、肉蓯蓉、紅景天根、紅景天葉、黃芪、黨參等。他們?cè)贛CL-3微波反應(yīng)器中，用一定量石油醚、乙醚和80%乙醇回流提取20分鐘，殘?jiān)俜湃胛⒉t中，用水提取20分鐘后測(cè)定多糖含量，結(jié)果提取率均高于傳統(tǒng)方法，提取時(shí)間縮短了約12倍。

唐克華等用微波提取天仙果多糖，初步確認(rèn)微波提取天仙果多糖宜在80℃的堿性介質(zhì)中結(jié)合微波前處理可獲得較高提取率。劉依等用微波處理板藍(lán)根，然后用水煎煮提取板藍(lán)根多糖，含量測(cè)定結(jié)果表明粗多糖得率達(dá)到33.062%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)75.211%，優(yōu)于單獨(dú)使用水煎法。也有人用微波提取茶葉多糖，結(jié)合醇沉法制備茶多糖得率為2.52%，紫外和紅外光譜分析證實(shí)，該工藝對(duì)茶多糖制品化學(xué)結(jié)構(gòu)無(wú)影響。

另外還有人用微波法提取大豆中低聚糖，得率比非微波條件有明顯提高，溶出時(shí)間大為縮短，只需6分鐘。

⑦揮發(fā)油

當(dāng)前，已有很多國(guó)外學(xué)者開(kāi)始利用微波法萃取揮發(fā)油。加拿大環(huán)境署Pare于1991年申請(qǐng)了美國(guó)專(zhuān)利，對(duì)天然產(chǎn)物包括薄荷、歐芹、雪松葉和大蒜等，采用對(duì)微波透明（己烷等）或部分透明（甲醇、二氯甲烷等）的溶劑。

專(zhuān)利中所闡述的萃取過(guò)程及要求為：①材料是粉碎的，被提取成分應(yīng)能吸收微波射線(xiàn)；②材料放入對(duì)微波透明或部分透明的提取劑中；③用一定頻率的微波輻射提取；④分離提取物；⑤回收提取物，或者直接使用（如果不需要分離）。提取物分析結(jié)果表明，微波法在以下方面優(yōu)于傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法：提取率、提取物質(zhì)量、提取時(shí)間、所需費(fèi)用以及操作步驟。另有國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道，用微波技術(shù)萃取香薄荷、茴香、牛膝草葉、百里香葉及鼠尾草屬植物中的精油。

國(guó)內(nèi)學(xué)者也較多用微波萃取揮發(fā)油，新疆石河子大學(xué)藥學(xué)院魯建江等人從藿香、魁蒿葉、新疆黨參、新疆孜然果實(shí)、紅花、紅景天根莖葉中用微波提得揮發(fā)油，結(jié)果均比水蒸氣蒸餾提取率高且用時(shí)短。

另外尚有香葉天竺葵和山蒼子揮發(fā)油微波萃取的報(bào)道。

⑧其他

目前，微波萃取技術(shù)除應(yīng)用于以上主要成分之外，對(duì)另外一些成分，如甾體、萜類(lèi)化合物、植物油、香料、色素等的提取也有報(bào)道。如：用此法從棉籽中提取棉酚、從豆類(lèi)中提取蠶豆嘧啶葡萄糖苷、金雀花堿等天然化合物，提取效率大大高于索氏提取法和超聲法，而且消耗溶劑少、時(shí)間短。韓偉等用微波輔助萃取法，研究提取青蒿素與傳統(tǒng)提取法相比，提取率有明顯地提高。

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